网络雷达对抗系统雷达探测兵力需求优化研究*

周敬博，胡 波，徐鸿羽

（电子工程学院，合肥 230037）

网络雷达对抗系统雷达探测兵力需求优化研究*

周敬博，胡 波，徐鸿羽

（电子工程学院，合肥 230037）

选取防空为背景，紧密结合网络雷达对抗系统的性能及配置要求，首先通过优化发射点及接收点到被保卫目标距离、相邻接收点间距获取单个探测范围与任务区域的最大交集、相邻探测范围覆盖任务区无间隙情况下的最小交集，并依据上面研究求取对任务空域完全覆盖所需的最小发射点及接收点数目；进而考虑蓝方行动因素，计算各点兵力以完全覆盖突袭机群；最终求解系统执行雷达探测任务所需总兵力。

优化，覆盖任务区，雷达探测，总兵力

0 引言

网络雷达对抗系统是通过网络技术将地域上分散的、异地配置的N（N≥1）个发射（干扰）站、M（M≥1）个接收站、1个网络中心站联接成一个整体，形成一个时域、空域、频域协调工作的新型雷达电子战系统［1］，其组成结构如下页图1（a）所示。其中发射站即可发射探测信号也可发射干扰信号，接收站负责对信号的接收和处理，整个系统有有源探测、无源侦察与干扰3种工作模式。

本文选取典型背景，以红方运用网络雷达对抗系统保卫目标不被蓝方突袭机群轰炸为目的，紧密结合系统的性能及配置要求，首先通过优化发射点及接收点到被保卫目标距离、相邻接收点间距获取单个探测范围与任务区域的最大交集、相邻接收点探测范围覆盖任务区无间隙情况下的最小交集，并依据上面研究通过粗算和仿真求取对任务空域完全覆盖所需的最小发射点及接收点数目；进而考虑蓝方行动因素，计算各点的兵力以完全覆盖突袭机群；最终求解系统执行雷达探测任务所需总兵力。

1 网络雷达对抗系统的雷达探测任务

网络雷达对抗系统在防空的不同阶段分别执行雷达探测、雷达对抗侦察及雷达干扰3大任务，当来袭机群较密时，还涉及任务的协同。本文重点阐述雷达探测任务。该任务主要应对蓝方突防阶段，即图1（b）中的AB段。在此时间段内网络雷达对抗系统主要对蓝平台进行探测，并对探测结果进行初步分析，形成空情情报。雷达探测任务区的面积为：

式（1）中，Ωrs表示雷达探测区域，LOA为雷达探测搜索线到被保卫目标距离（km），LOB为雷达对抗侦察任务起始线到被保卫目标距离（km），△准为网络雷达对抗系统的作战任务责任区（°）。

2 发射点及接收点数目的优化模型

针对红方任务，系统一般采用中心环形的配置方式。以被保卫目标为中心建立坐标系，设发射点坐标为P，接收点坐标为Qi。为实现以最小的发射点及接收点数目实现对空域的完全覆盖，首先优化发射点及接收点到被保卫目标距离LPO，LQiO使探测范围与任务区域交集最大；其次优化相邻接收点间距LQiQi+1使相邻接收点探测范围覆盖任务区无间隙情况下交集最小；进而依据上面研究粗算出接收点数目；最终将粗算数目按如上所求间距及夹角配置，看是否满足任务要求，如果满足，则粗算数目就是所需接收点数目Nrsm，如果不满足，再增加一个接收点必可满足任务。整个优化模型如图2所示。

2.1 优化发射点及接收点与被保卫目标的间距求取

2.1.1 探测范围覆盖任务区域的面积模型

以被保卫目标作为原点，任务区域的中心分割线为y轴建立坐标系。P（xlau，ylau）表示发射点坐标，Q（xrec，yrec）表示接收点坐标，依据坐标系可求出任务边界及探测范围边界的方程，方程联立可求得边界交点（xi，yi）i=1，2，3，4。根据坐标用距离公式可求得边长，依据边长长用余弦定理求得相应角度。

如图3所示，对覆盖区域的面积进行分块求解。则探测范围覆盖任务区域的面积为：

其中：

2.1.2 间距优化模型

2.1.3 模型求解算法

2.2.1 相邻探测范围覆盖任务区域交集的面积模型

根据式（3），可得出S6到S10的计算模型，则相邻探测范围覆盖任务区域交集的面积为：

其中：

2.2.2 间距优化模型

相邻探测范围共同覆盖任务区域的面积为：

2.2.3 模型求解算法

2.3 接收点数目的粗算模型

2.4 接收点数目的精确模型

因为任务区域形状的特殊性，有时会出现如图6所示情况。这种情况下，虽然所求无误，但在边界处会发现本以为在任务区内的探测范围覆盖到了任务区外而无法完成对任务区域的完全覆盖。所以粗算过接收点的数目后，必须将所得数目按最优间距配置后仿真看是否能将任务区完全覆盖。如果完全覆盖任务区域，则所需接收点数目为：

如果未完全覆盖任务区，再增加一个接收点必可满足任务：

3 各发射点及接收点兵力计算模型

在第2节已经从空域的角度对发射点及接收点的数目进行了优化，本节要考虑蓝方行动的因素计算各发射点及接收点的兵力。

根据蓝方行动计算侦察兵力要考虑蓝方编队，队形及我方系统作战能力的综合影响。在刚才已经根据蓝方的编队及攻击方式对蓝机数进行了求解，发射站可同时探测平台个数为lt，接收站可同时处理信号个数为lr，系统发现概率为Prs［4］，则各发射点及接收点所需兵力为：

4 探测总兵力计算模型

探测总兵力包括完成任务所需发射站数目及接收站数目。当系统采用中心环形配置方式对平台进行侦察时，发射点的个数为一个，则发射点的兵力数即为所需发射站的个数，发射站的兵力计算模型为：

接收站个数为接收点的数目乘以各接收点兵力，计算模型为：

j为0或1，具体情况见第2节。

5 示例分析

网络雷达对抗系统要在120°范围内有效探测来袭目标。“雷达探测搜索线”距目标距离为300 km，“探测终止线”距目标距离为200 km。

发射站的发射功率为100 W，天线的波束宽度为30°，天线活动的方位为90°，增益为33 dB；接收站的带宽为2 MHz。考虑到防止附带损伤、暴露被保卫目标及便于指挥的问题，配置时上级一般要求发射站距目标的距离控制在3 km～10 km，接收站距目标的距离控制在10 km～50 km。

根据情报积累，蓝方突袭机群由若干个3机小编队组成，编队内采用楔形队形，各机间隔一般为300 m～700 m，各编队从3个方向攻击目标，相邻编队之间间隔为60 km，同一方向上编队起飞时间间隔为10 min，飞行速度为800 km/h。

5.1 发射点及接收点数目的优化

从仿真中可以看出，发射点据目标10 km，接收点据目标50 km时面积最大。通过式（3）可求得单个探测单元覆盖任务区域的最大面积：

（3）接收点数目的粗算

由式（9）计算可知，接收点粗算的数目为：

（4）精确接收点的数目

仿真将所得数目按最优间距配置后看是否能将任务区完全覆盖，如图9所示：

从图9可以看出，探测范围没有完全覆盖任务区域，此时再增加一个接收点必可满足任务：

5.2 计算各发射点及接收点兵力

根据式（11），可求得各发射点及接收点所需兵力为：

5.3 探测总兵力的计算

探测总兵力包括完成任务所需发射站数目及接收站数目。根据式（12），可求得发射站数量为：

接收站个数为接收点的数目乘以各接收点兵力，根据式（13），可求得接收站数量为：

6 结束语

网络雷达对抗系统实现了雷达与雷达对抗一体化，是雷达系统与雷达对抗系统发展的新趋势。本文选典型背景，紧密结合系统的性能及配置要求，在对网络雷达对抗系统覆盖雷达探测任务区面积建模基础上，通过优化配置及仿真得到完全覆盖任务空域所需最小发射点及接收点的数目；进而考虑蓝方的行动因素，计算各点的兵力以完全覆盖突袭机群；最终求解系统执行防空任务所需总兵力。但对于系统执行其他任务所需兵力还有待进一步研究。

［1］姜秋喜.网络雷达对抗系统导论［M］.北京:国防工业出版社，2010.

［2］章桂永，胡波.空中进攻作战电子对抗兵力需求分析［J］.舰船电子对抗，2011，34（1）:46-48.

［3］冯广飞，谢军伟.基于距离和定位的双/多基地雷达定位精度分析［J］.现代防御技术，2011，39（2）:65-68.

［4］韩国玺，何俊.基于灰色AHP的网络雷达对抗系统的综合效能评估［J］.中国雷达，2013，27（1）:4-7.

［5］刘方正，祁建清.网络雷达对抗系统侦察效能评估模型研究［J］.现代雷达，2013，35（1）:29-34.

Optimization Research of Troops Demand for Network Radar Counter-Measure System in Radar Detection

ZHOU Jing-bo，HU Bo，XU Hong-yu
（Electronic Engineering Institute，Hefei 230037，China）

In this article，firstly，through optimizing launch and receive to the secured target distance to obtain the biggest intersection of single detection range and task area，by optimizing adjacent receiver space for adjacent detection range covers the minimum task area without clearance. On the basis of the above research，through thick calculate and simulation to obtain minimum number of launch and receiver full cover the task area.Secondly，consideration facts of the enemy action，calculation the forces of each point to completely cover raids fleet.Finally，the troops of system in radar detection is calculated.

optimizing，covers task area，radar detection，completely troops

E939；O224

A

1002-0640（2015）10-0060-05

2014-08-03

2014-10-17

国家自然科学基金资助项目（KY09016）

周敬博（1991- ），男，山东德州人，硕士研究生。研究方向：系统建模与仿真。